Revista Beauchef - Especial Sustentabilidad

38 Revista Beauchef L as condiciones medioambientales actuales nos presentan el desafío de desarrollar procesos más sus- tentables. En el contexto actual, donde cada día es más evidente que los recursos naturales deben ser usados de manera más racional, es necesario repen- sar procesos y utilizar materiales que pue- dan representar una mejora en la calidad de vida de las personas. En la Facultad de Ciencias Físicas y Mate- máticas de la Universidad de Chile, investi- gadoras e investigadores del Departamen- to de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales (DIQBM) desarrollan y estudian materiales para mejorar la eficiencia ener- gética y la detección de contaminantes en el medioambiente. Así es como, impulsada por el descubrimiento del grafeno, la utili- zación de materiales bidimensionales o 2D se ha transformado en una alternativa pro- metedora para las aplicaciones específicas de ciencia de superficies, tales como catá- lisis, detección y tribología. Es en esta última, donde el doctor en Cien- cias de los Materiales, académico e inves- tigador del DIQBM, Andreas Rosenkranz, ha centrado su trabajo. La tribología es una ciencia multidisciplinaria que estudia la fricción y el desgaste que se produce por el contacto entre superficies sólidas que están en movimiento, así como también la lubricación que se requiere para su buen uso y una larga vida útil. Gran parte de las investigaciones que rea- liza el académico en tribología las hace con los MXenes, nanoláminas de carburo de titanio que en estudios de laboratorio han demostrado tener “ una combinación de propiedades única con características tipo cerámicas, buenas propiedades me- cánicas, una alta resistencia química y una química superficial que permite una buena manipulación de estos nanomateriales ” , comenta. Estas propiedades pueden presentarse como soluciones catalíticas más susten- tables y así reducir las emisiones de CO2, proyectándose como una alternativa limpia de lubricación en reemplazo de los produc- tos derivados del petróleo crudo, aditivos altamente tóxicos para el medioambiente, alargando la vida útil de las máquinas. Rosenkranz además colabora con el investiga- dor Rodrigo Espinoza, quien lidera un proyecto Fondecyt que busca principalmente estudiar y desarrollar aplicaciones con los MXenes para la detección de gases contaminantes. Materiales bidimensionales como el Mxene han mostrado propiedades notables para sensar gases tóxicos en concentraciones muy bajas a temperatura ambiente. Sin embargo, su des- empeño se deteriora con el tiempo, por lo que el desafío es mejorar su estabilidad para llegar a las aplicaciones industriales. Lo relevante de esta investigación es que se podría detectar de manera temprana episodios críticos de contaminación y así evitar situacio- nes como las ocurridas en zonas de sacrificio. Rodrigo Espinoza comenta que “ esta inves- tigación debería aportar en el mediano plazo, tanto al desarrollo local de sensores con apli- caciones atingentes a las industrias del país como al monitoreo localizado en los puntos de emisión y donde sea relevante cautelar la con- centración de contaminantes. Esto es impor- tante para levantar las alarmas oportunamente antes de que se produzca la intoxicación de personas ” . El estudio también está buscando nuevos ma- teriales laminares o híbridos capaces de medir en distintas condiciones climáticas y que pue- dan aplicarse en sensores de bajo consumo para que sean portátiles. “ Este tipo de desa- rrollos aportan al monitoreo de condiciones ambientales e industriales, siendo un insumo imprescindible para el desarrollo de industrias y procesos sustentables ” , sostiene Espinoza. En la misma línea de la detección de sustancias tóxicas en zonas de sacrificio, la académica del DIQBM, Mónica Soler, trabaja en el proyecto “ Superficies funcionalizadas para la detección medioambiental (FunSED) ” que busca diseñar materiales que puedan detectar de manera óp- tima contaminantes volátiles (VOC) en el aire y contaminantes emergentes en las aguas. El estudio pretende optimizar las interaccio- nes entre la superficie y los contaminantes a escala molecular de las estructuras organo- metálicas (MOF) y estructuras organometálicas montadas en superficie (SURMOF) de manera de obtener la sensibilidad, selectividad y esta- bilidad requeridas para sensar estos contami- nantes. El proyecto, de acuerdo a Soler, puede ser relevante para las futuras generaciones de investigadores, “ potenciando la formación de nuestros y nuestras estudiantes en el área de detección y tratamiento de contaminantes en Chile, como por ejemplo explorando formas de detección de contaminantes volátiles presen- tes en las zonas de alta contaminación ” , ase- gura. Detección de gases contaminantes Los MXenes poseen una combinación de propiedades que pueden presentarse como soluciones catalíticas más sustentables y así reducir las emisiones de CO2. CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 Mxenes Aceite 2D MXenes Especial Sustentabilidad / Reportaje Reportaje